Dipole elektryczne

Dipol elektryczny jest komponent elektryczny mający dwa terminale, a wskutek tego prawa oczek , tylko jeden elektryczny portu . Na przykład lampy , przełączniki , generatory , akumulatory , diody , diody LED , rezystory i silniki są dipolami. Generalnie istnieją dwa rodzaje dipoli:

Te generatory , które przekształcają jednej formy energii w energię elektryczną i tym samym mogą umożliwić przepływ prądu elektrycznego, to jest prawie zawsze aktywne dipole.
Te odbiorniki , które przekształcają energię elektryczną w inną postać energii. Mogą to być dipole aktywne lub dipole pasywne.

Klasyfikacja dipoli

Klasyfikuje się dipole zgodnie z ich charakterystyką elektryczną , to znaczy reprezentatywną krzywą, albo funkcji , albo odwrotności funkcji z $u_ {D} = f (i_ {D}) \,$ $i_ {D} = f ^ {{-1}} (u_ {D}) \,$

$u_ {D} \,$ : napięcie na zaciskach dipola,
$ID} \,$ : natężenie prądu płynącego przez dipol

Dipole pasywne i aktywne

Dipole pasywne mają charakterystykę, która przechodzi przez początek układu współrzędnych ( u = 0; i = 0) i która jest taka, że iloczyn ui jest ściśle dodatni poza początkiem układu (0, 0). W szczególności każda wzrastająca charakterystyka przechodząca przez pochodzenie gwarantuje pasywność. Poza szczególnym przypadkiem złożonych urządzeń, które mają zachowywać się jak rezystory ujemne , mogą pobierać jedynie energię elektryczną.
Aktywne dipole mają charakterystykę, która nie przechodzi przez pochodzenie, a część mocy, którą wnoszą do gry, nie odpowiada efektowi Joule'a.

Dipole liniowe

Ta niejednoznaczna nazwa obejmuje dwa znaczenia:

dipole, których cechą jest linia prosta,
dipole, dla których funkcja f : u D = f ( i D ) jest funkcją różniczkową o stałym współczynniku.

Dla pasywnych dipoli nieliniowych definiujemy dla danego punktu pracy :

odporność statyczne : R S = U / mi
rezystancja dynamiczna : R D = d U / d I

Dipole symetryczne

Dipole, których charakterystyka jest symetryczna względem pochodzenia. Dla tych dipoli kierunek rozgałęzień nie ma znaczenia.

Impedancja dipola

W trybie prądu sinusoidalnego zachowanie dipoli zależy od częstotliwości f, a więc od pulsacji ω = 2 π f

Definiujemy impedancję dipola przez:

${\ displaystyle Z _ {\ omega} = {\ frac {U _ {\ omega}} {I _ {\ omega}}}}$ , z

${\ styl wyświetlania U _ {\ omega}}$ : wartość skuteczna napięcia pulsacji ω na zaciskach dipola
${\ styl wyświetlania I _ {\ omega}}$ : wartość skuteczna natężenia prądu pulsacyjnego ω przez dipol.

Idealne dipole liniowe

Są to wirtualne dipole, które doskonale odpowiadają na równania matematyczne o stałym współczynniku. Rzeczywiste dipole są albo asymilowane z tymi idealnymi dipolami, albo uważane za szczególne związki tych idealnych dipoli.

Idealne dipole pasywne

Są cztery z nich:

Te opory pure

Respektują dokładnie relację u = R i . ze stałą R niezależnie od warunków użytkowania.

W trybie sinusoidalnym ich impedancja zespolona jest więc równa R

W dławiki pure

Bardzo szanują związek

u = L \ cdot {\ frac {di} {dt}}

ze stałą L niezależnie od warunków użytkowania.

W trybie sinusoidalnym ich impedancja zespolona jest więc równa j.Lω

Te doskonałe kondensatory

Bardzo szanują związek

i = C \ cdot {\ frac {du} {dt}}

ze stałą C niezależnie od warunków użytkowania.

W ich schemacie impedancja zespolona sinusoidalna jest równa 1 / j.Cω .

Idealne aktywne dipole

Idealne źródła napięcia

Dostarczają one stałe lub zmienne napięcie w czasie, które jest całkowicie niezależne od przepływającego przez nie prądu.

Idealne źródła prądu

Wymagają przejścia przez prąd stały lub zmienny w czasie, całkowicie niezależny od napięcia na ich zaciskach.

Właściwości fizyczne dipoli liniowych

Gdy zestaw tych dipoli jest zasilany w trybie sinusoidalnego napięcia, przepływający przez niego prąd jest również sinusoidalny i ma tę samą częstotliwość.
Współczynnik mocy zestawu dipoli liniowych jest zawsze równy cosinusowi przesunięcia fazowego prądu względem napięcia ( cos φ )

Moc pobierana przez dipol elektryczny

Dipol, przez który przepływa prąd o natężeniu i którego napięcie na jego zaciskach wprowadza do gry moc taką, że . $ja \,$ $u \,$ $p \,$ $p = u \ cdot i \,$

Ta moc odpowiada mocy pobieranej, gdy u oraz i są oznaczone strzałkami zgodnie z konwencją odbiornika (w przeciwnym kierunku) oraz mocy dostarczanej, gdy są one oznaczone strzałkami zgodnie z konwencją generatora.

Uwagi i referencje

(w) Derek Rowell i David N. Wormley, System Dynamics: An Introduction , Prentice-Hall,1997, 592 s. ( ISBN 0-13-210808-9 ) , s. 93.
Należy zauważyć, że dipolem elektrycznym, ale mający co najmniej jeden otwór elektryczny może mieć innych portów, na przykład portu cieplnej zaistniała zjawiska rozpraszania.
(w) Chua LO i Green DN " Właściwości teoretyczne nieliniowych sieci dynamicznych " , IEEE Transactions on Circuits and Systems , tom. 23 N O 5,Maj 1976, s. 292-312

Powiązany artykuł

Dipol elektrostatyczny